在具有电阻R、电感L和电容C元件的交流电路中,电路两端的电压与其中电流位相一般是不同的。如果调节电路元件(L或C)的参数或电源频率,可以使它们位相相同,整个电路呈现为纯电阻性。电路达到这种状态称之为谐振。在谐振状态下,电路的总阻抗达到极值或近似达到极值。
研究谐振的目的就是要认识这种客观现象,并在科学和应用技术上充分利用谐振的特征,同时又要预防它所产生的危害。在具有电感和电容的电路中,总电压和总电流的相位一般是不同的,若调节电路的L,C或电源频率f,使总电压和总电流达到同相位,这时电路中就产生了谐振现象。处于谐振状态的电路,称为谐振电路。谐振电路在电子技术中有着广泛的应用,例如电视机高频头的调谐电路、收音机的中频放大器等。但在某些电路中由于谐振的发生,也会造成不利的影响,甚至损坏电气设备,应设法加以避免。
常用的谐振电路有串联谐振和并联谐振。
串联谐振电路
在RLC串联电路中曾经讨论过,当XL=XC时,电路的电压和电流的相位相同,电路呈纯电阻性,这种现象叫做串联谐振,
谐振条件和谐振频率
根据串联谐振的定义,当电路发生谐振XL=XC时,因此产生串联谐振的条件为XL=XC
谐振时电源的频率称为谐振频率,以f0表示。
串联电路发生谐振时的频率仅由电路本身的参数L和C确定。因此,f0又称为电路的固有频率。改变电源频率f或元件L,C,都可使电路发生谐振。
谐振电路工作原理
主要是指电感、电容并联谐振组成的LC振荡器。因为LC回路有选频特性。理由:回路的等效阻抗Z=(-J/ωC)//(R+JωL),可知,阻抗Z与信号频率有关。不同频率的信号电流(同等大小的电流)在通过回路时,产生的电压是不同的。只有一个频率的信号电流产生的电压最大,就是当信号角频率ω=ω0=1/√LC时。此时回路阻抗最大,叫做并联谐振。
串联谐振的特点
1.电流与电压同相位,电路呈纯电阻性。
2.串联谐振时电路阻抗最小,在电压一定时,电路中电流最大。当发生串联谐振时,其电抗为:X=XL-XC=0
3.串联谐振时电感两端的电压,电容两端的电压比总电压大许多倍。因为串联谐振时UL=UC,两者相位相反,相互抵消,这时U=RI。
电压谐振也有其不利的一面。例如,在电力工程中,由于本身工作电压就很高,一旦谐振发生,则在电感线圈和电容上将产生非常高的电压,造成电容和电感线圈的绝缘击穿、设备损坏等事故。因此,在电力工程上应尽量避免电压谐振。
4.电源与负载之间不发生能量互换,能量互换只发生在电感元件与电容元件之间,电源供给的能量全部被电阻所消耗。

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